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中国芯片半壁江山齐聚!魏少军直戳产业痛点,赵海军说代工第三要赔钱

今天,全球IC企业家大会暨第十七届中国国际半导体博览会在上海开幕。在上午的开幕式上,中芯国际董事长周子学、中科院院士许宁生、中芯国际联席CEO赵海军、清华大学微电子所所长魏少军等产学界代表进行内容分享。
这是集齐中国IC产业(Integrated Circuit 集成电路)的一场盛会,产学界半导体大咖同场探讨产业发展大计,展示最新发展技术和产品成果,上演思想的交锋。

许宁生院士畅谈围绕逻辑芯片、存储器技术和变革性新技术的发展创新趋势,为IC产业未来发展模式提供参考。
赵海军分享晶圆代工产业心得,放言晶圆代工必做前二名,第三名就开始赔钱。
魏少军则分析国内IC设计、制造、封测产业三业分离的现状,直言IC产业结构不合理之处,同时也对未来一些可观前景进行展望。

中科院院士许宁生:IC产业共性技术的三大创新趋势

技术创新是IC产业进步的核心。
对此,中国科学院院士、复旦大学校长许宁生,介绍当前IC产业的三个共性技术趋势,并探讨了一些可能为将来集成电路产业带来价值的前沿共性技术创新发展模式。

1、逻辑芯片追逐3-5nm工艺节点

逻辑芯片技术,环栅晶体管(GAA)技术将是3-5nm等先进工艺节点首选技术。
7nm工艺节点时,FinFET器件性能开始变差,GAA晶体管将是未来发展趋势。
纳米线GAA和纳米片GAA两种类型的GAA技术,前者用纳米线作为沟道,后者用片状材料作为沟道。
挑战2nm及更先进的工艺节点的可选方案之一,是垂直纳米线环栅晶体管(VGAA)技术,它将源、漏、栅极堆叠,可有效增大栅极接触面积,VGAA除了逻辑芯片本身外,还会有更多应用领域。

2、存储器技术不断升级

动态随机储存器(DRAM)、内存等存储器技术不断升级,半浮栅晶体管、阻变存储器、相变存储器、磁存储器研究活跃。
1T-1C DRAM技术面临电容瓶颈,无电容DRAM技术将是未来的技术趋势。
DRAM芯片是销售量和销售额最大的单一集成电路产品,用于电脑、手机等的内存,2018年全球DRAM销售约1000亿美元,多年来技术一直徘徊在17nm技术节点,遇到了电容瓶颈。
其解决方案是半浮栅晶体管的无电容DRAM技术,它巧妙地通过一个隧穿二极管(TFET)把浮栅和漏极连起来,用隧穿二极管控制对浮栅进行充放电,从而构成了一个全新原理的动态随机存储器单元,未来有潜力代替DRAM。
许宁生谈到非易失性存储器技术的几个趋势。
阻变存储器(RRAM)多比特计算能力强,数据处理速度快,器件尺寸缩小能力强,操作电压小、电流小,可应用于实现运算存储一体化,以极低功耗提升AI算力。
相变存储器(PcRAM)拥有小于1ns的超快速度,具有高速擦写、良好的耐受性和鲁棒性,其相变阵列可实现拟态神经网络计算,助力AI大规模矩阵计算算力提升。
3、变革性新技术发展迅速

另外,许宁生还看到一些可能产生变革性的新技术。他表示二维原子晶体材料及器件还没有达到碳纳米管那样的地步,但也发展迅速。
二维原子晶体材料及器件有高载流子迁移率、丰富电学性能和能带结构等特点,在栅长尺寸为1nm的条件下仍能正常工作,应用前景广阔。
复旦大学提出基于二维原子晶体的新机制存算一体双沟道单晶体管器件,在单晶体管上可实现与、或功能,面积相对传统结构减少50%。
基于二维原子晶体的范德华双极晶体管,比传统硅基双极型晶体管功耗更低。

还有碳纳米管及碳基器件芯片,它们能制造出比硅更好的半导体,8月29日《Nature》期刊报道了由1.4万个碳纳米管晶体管组成的16位微处理器,这是是碳基器件芯片最新成果。
另外,异质异构三维集成技术正成为IC技术突破新路径。通过材料级、器件级、系统级的集成技术,将数字、模拟、射频甚至光电器件和传感器集成在一个微系统中,实现更强大的功能。
紧接着,许宁生提到IC前沿共性技术创新发展模式:
技术创新需要大量资源投入,集成电路创新需要政府有序引导,聚集全产业链的力量,构建开放的共性技术研发平台,以培育符合产业和市场规律的可持续发展的创新能力。
国家集成电路创新中心在高校与企业、以及IC产业链上下游形成有效的协同创新机制,有利于打造集聚IC创新资源的“强磁场”,力争成为全球IC创新成果的策源地。

中芯国际赵海军:今年是半导体“小年”,晶圆代工必做前两名

中芯国际集成电路制造有限公司联席CEO 赵海军分享了晶圆代工产业的一些心得。

赵海军表示,集成电路产业具有周期性,一是整个经济发展过程中每四五年有一次周期,二是每一年都有周期。
因为现在它的驱动是手机行业,手机并不是每个月都有新型号,而是4月份一次、11月份一次,所以半导体是每年Q2、Q3季度最热,Q1最冷。
今年预计是全球半导体行业的“小年”,主要原因有三个:
1、去年存储器价格增长过高,现在价格在回落,回到比较合理的价位。
2、今年大家都热切等待着5G、AI的出现,很多市场都不投入新的产品,因为今年投入就是一个过渡期。
3、国际贸易波动的影响,大家急着转移产业链,这些都对我们行业产生了影响,但中国的情况可能与全球的情况有所不同。
集成电路代工产业的发展趋势以手机驱动。
1、高性能计算(HPC)推动一年一节点,这需要成功的研发方法、不变的FinFET架构、设备与材料的配合。
2、市场应用生态发生变化,最大驱动器是照相机eCam,手机照相机驱动至少三代FinFET发展,接下来5G会是巨大数据流,手机会变成数据处理中心。
3、EUV 5nm箭在弦上,3nm指日可待。
4、18寸无法打造一年一代的生态,现在技术解决不了。
赵海军表示,IC代工产业发展趋势可从技术、生态、平台来看。

摩尔定律红利推动工艺节点,产品市场细致分化推动生态和平台。
市场生态方面,HPC、射频低功耗、高压与触控驱动、智能卡与嵌入式处理器、功率与模拟、图形传感器、专用存储器,八个应用板块形成从高到低全面覆盖。
谈到未来发展的两个动力,赵海军表示,一是先进工艺方面,摩尔红利(摩尔定律的红利)还在,用户用同样的钱能买到更好性能的产品,如果技术方面可以实现,摩尔红利一直能持续到1nm节点;二是产品市场的细致分化,设计和制造融在一起,去抓存量增量。
赵海军表示,最后真正的成功在于坚守+商业模式。
对于国内发展历史,赵海军选择一个词:“因为选择,所以不同”。

中芯国际走过了过去19年的历程,存储器厂做了一年半以后废掉,因为它更先进的产品和技术出现了,旧厂没有用了。
2011年以后,中芯国际的技术走向成熟,自己也能做出PDK、IP,使得中国的设计公司也可以来做。
大家相信中国的IC一定出现野蛮的生长时期,做的办法就是“面多了加水,水多了加面”是误打误撞的。
国内的代工厂有四个选择:做领导者,做变革者,做跟随者或者利基者,国内基本选择的都是做快速的跟随者。
实现的方式是争取做大客户、大平台、大几率事件的第二供应商,做成以后再实现在细分市场做第一供应商。战略跟随的方法就是产能、低价、高质、快速。
中国是全球最大的半导体市场,今年大约占45%-47%。国内已经有了这么大的需求量,但国内已经有的供给还是非常小的。
所以这里可以看到,一方面说明前途巨大,另一方面也说明有一些根深蒂固本质上的原因在阻碍着,要想更大就要克服这些阻碍。
未来驱动市场成长的主要应用产品类型有移动通讯、云计算/大数据、智能物联和汽车电子

14nm及以下先进技术节点为代工制造企业创造30%以上的营收贡献,成为主要驱动力。
而先进工艺节点呈现小众、VIP会员定制的发展趋势,HPC摩尔定律红利驱动先进节点一年一代,盈利窗口只有两年。
赵海军也提到,格罗方德退出(先进工艺节点竞争)不是因为没有钱,最重要的是既要准时交付,更要客户绑定,形成可持续推进。
最后,赵海军说,晶圆代工厂要做细分市场前两名,第一名挣大钱,第二名基本不挣钱,第三名就会赔钱。

清华魏少军:正视国内IC产业结构不合理问题

中国半导体行业协会副理事长、清华大学微电子所所长魏少军谈到中国IC设计、制造、封装三业的发展现状,也谈及一些美好前景。

据悉,2018年中国进口集成电路4176亿块,价值3121亿美元;出口集成电路2171亿块,价值846亿美元,由此产生的贸易逆差创下历史新高,达到2275亿美元。
魏少军说,全球每生产3块IC,就有2块进入中国来。中国是全球电子产品工厂,进口这么多IC非常正常。
中国设计、制造、封装三业分离,去年设计达为2519.3亿元,增速达21.5%;封测业销售额首次超过2000亿元,不过增速回落到20%内;制造业达1818.2亿元人民币,增速为三业最高,达25.6%。三业销售额均超过2000亿元指日可待。

中国IC设计业销售统计近乎100%由半导体本土企业贡献。

中国IC制造业销售统计中,预计约50%由外资和台资在大陆的企业贡献。
中国IC封测业销售统计中,预计约30%由外资和台资在大陆的企业贡献。
魏少军认为,进口多不是坏事,能保证进口的安全就可以理解。
另外,据他介绍,国内芯片设计业分布不理想,通信占销售41%,消费电子本应跑的更高,但实际没有如此。

魏少军表示,国内产业结构不合理,资源错配导致“两头在外”,芯片制造业主要为海外客户加工,封测业主要为海外客户服务,设计业主要用海外资源,必须正视这一现实。

随后,魏少军谈到未来半导体发展的一些可观前景:
1、抓住第五代移动通信发展的大好时机,将彻底改变移动通信产业结构,更有望改变中国IT基础设施。
VR/AR发展不好是因为分辨率不够高,第五代移动通信到来,将实现真正意义上超高清的传送。
2、物联网成重要发展据点。工业互联网假设效率提升1%,效益也非常巨大。比如医疗系统效率提升1%,可带来630亿美元收入;石油天然气资本支出降低1%,可带来900亿美元的收入。

3、医疗健康事业从治到防的战略转变正带来无限机遇。人们更看重防护,大量可穿戴产品带来无限发展空间。
4、超高清度电视及显示技术,可能需要超算加速信息处理。
5、AI发展走到了不谈AI就不好意思申请科研项目的程度,希望看到AI能像人一样思考的类脑计算出现。
IBM的最终目标是希望建立一台包含100亿神经元和100万亿突触的类脑计算机,这样的计算机比人类大脑功能强大10倍,功耗约1000瓦,且体积不到两升,相当于人脑大小。
魏少军说:“这样机器如果出现,卖10万块钱,这个市场会疯掉。”
6、自动驾驶将深刻改变人们生活。电子产品和半导体起到的作用不可替代。
最后,魏少军总结说,中国产业发展从合到分,分是不得以情况下的发展之道,80%产品依然由IDM组成,在中国是否发展IDM还需探索,无论以哪种方式走,都要以产品为中心来发展中国IC产业。

中国IC产业发展近况

工信部电子信息司司长乔跃山在开场致辞中表示,集成电路(IC)产业是信息技术产业的核心,是支撑经济社会发展的战略性、基础性和先导性产业,也是高度国际化产业,要求企业全球配置资源,参与全球市场竞争。
近年来,我国IC产业年均复合增长率超过20%。去年,我国IC产业营收达6532亿元,同比增长20.7%。
目前,外资企业已成为中国IC产业的重要参与者和推动者,中国已成为全球规模最大、增速最快的IC市场。
围绕集成电路产业的发展,乔跃山谈了四点思考和认识:要坚持提升创新能力、激发市场活力、完善产业链建设、优化营商环境。

中国半导体协会理事长、中芯国际董事长周子学表示,集成电路产业是宏观经济发展的晴雨表,其发展水平与全球GDP增速呈正相关。
尽管全球贸易挑战不确定性在增大,但业界同仁也在积极行动,协同应对。
与此同时,在技术持续进步的驱动和5G、智能网联汽车人工智能等新兴市场海量需求的带动下,预计全球半导体市场处于不断上升的趋势。
今年上半年,行业发展虽然受到全球外部复杂环境影响,但中国半导体行业发展的韧劲更强,上半年全行业实现销售收入3048.2亿元,同比仍保持增长势头。
全年看,尽管整体增长仍不乐观,但在5G、人工智能、汽车电子等新兴应用的带动下,中国作为全球最大的半导体市场,发展潜力仍然可期。

美国半导体行业协会轮值主席、美光科技总裁兼CEO 桑杰·梅赫罗特拉(Sanjay Mehrotra)说,在过去20年里,全球半导体销售业务一直在以接近7%的年复合增长率发展,去年达到4690亿美元,中国占2018年半导体销量的三分之一。
中美贸易环境影响世界各国经贸往来,他希望中美可以共同探索解决方案,打造公正环境,克服发展过程中的不确定性。

结语:半导体界挑战与机遇并存

这一年,国内半导体界风雨飘摇。
华为断供风波愈演愈烈,唤起全民对半导体这一科技竞赛核心支柱的重视,国家大基金二期已经成立,在爱国热情的助推下,国内半导体国产化替代的大幕正在徐徐拉开。
AI芯片从创新为王转为落地为胜,产业趋于冷静,PPT造芯再难说服投资者,而真正适合产业化的芯片,预计将在未来两年展露商业价值。
另一边是5G进入商业元年,通信领域开启新一轮竞赛,同时5G或将成为关键的火苗,引爆物联网应用规模化热潮,奠定万物互联的网络底气。
迎接风雨和挑战,不仅需要IC企业家努力奋斗创新,也需要企业间增加更多了解、理解,保持独特竞争优势,最终实现产业共同繁荣。

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